[其他]高隔離度光隔離器

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 87211891
• 申請日: 1987-08-11
• 公開（公告）號: CN87211891U
• 公開（公告）日: 1988-05-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 許培英
• 申請（專利權(quán)）人: 南京大學(xué)
• 主分類號: G02B26/08
• 分類號: G02B26/08
• 代理公司: 南京大學(xué)專利事務(wù)所
• 代理人: 闕如生

本發(fā)明屬于光纖技術(shù)和激光技術(shù)領(lǐng)域中的無源器件。

光隔離器是光路系統(tǒng)中只允許光單向傳輸?shù)囊环N非互易器件，通稱為光單向器。在光路中，它能仰制或消除光路系統(tǒng)中不連續(xù)處產(chǎn)生的反射光對光源等系統(tǒng)產(chǎn)生不良的影響——自耦合效應(yīng)和反射噪聲，使光源等系統(tǒng)穩(wěn)定性變差，甚至無法工作。通常解決自耦合效應(yīng)和反射噪聲的有效辦法，就是在光路系統(tǒng)中使用光隔離器。

目前，光隔離器在相干光通信、相干光傳感及光源穩(wěn)頻等系統(tǒng)中得到了重要的應(yīng)用。國內(nèi)外均十分重視此項(xiàng)研究。國外早在七十年代以前，就在可見光及近紅外波段上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室研究，到七十年代中期后，大多在1.3微米波段上，由實(shí)驗(yàn)室進(jìn)入實(shí)用性階段的研究，八十年代后，主要在1.3微米及1.5微米波段上進(jìn)行研究，近年來日本、美國均有產(chǎn)品問世。

我國從八十年代開始有不少單位對光隔離器進(jìn)行研究。1986年12月我們研制出具有實(shí)用性的YOI－A型光隔離器，并進(jìn)行了技術(shù)鑒定，性能指標(biāo)達(dá)到國際同類產(chǎn)品的先進(jìn)水平，在國內(nèi)處于領(lǐng)先地位，現(xiàn)已小批量生產(chǎn)。目前使用的光隔離器幾乎全是利用旋光材料的“法拉第旋光原理”制成的，但結(jié)構(gòu)上略有差異，實(shí)現(xiàn)技術(shù)上也有難易之分。按用途不同，有分立元件式（又稱塊狀結(jié)構(gòu)式）和集成平面式兩大類，前者目前已達(dá)實(shí)用化水平。凡是利用法拉第旋轉(zhuǎn)式原理制成的光隔離器，其基本結(jié)構(gòu)都是由三個(gè)基本部分組成（如圖1所示）。即由一個(gè)45°非互易法拉第轉(zhuǎn)旋器（2）和兩個(gè)互為45°方位安置的起偏器（1）與檢偏器（3）組合而成。其隔離原理如圖2所示：

圖2Ⅰ為起偏器（1）、旋轉(zhuǎn)器（2）和檢偏器（3）組成的光隔離器。

圖2Ⅱ?yàn)檎蚬鈧鬏敃r(shí)的情況。當(dāng)輸入光（線偏振）經(jīng)起偏器（1）后光偏振方位為，再經(jīng)過45°旋轉(zhuǎn)器（2）后，光偏振方位為，最后經(jīng)扦偏器（3）輸出時(shí)的光偏振方位為，這方位剛好差45°。

圖2Ⅲ為反向光傳輸時(shí)的情況。當(dāng)反向光經(jīng)扦偏器（3）后，光偏振方位為，反向光再經(jīng)45°旋轉(zhuǎn)器（2）后，輸出的光偏振方位為，這時(shí)垂直于，反向光受到起偏器（1）的消光阻隔（即光閘作用），因而使反向光不能進(jìn)入輸入端，這樣對輸入端來說正向光與反向光起到相互隔離的作用。

現(xiàn)有的光隔離器有以下缺點(diǎn)：

1、反向光難于達(dá)到高隔離度（如＞40dB）。其原因主要是這種結(jié)構(gòu)只有單個(gè)光閘門作用，即一次消光阻隔，而且對起偏器和45°旋轉(zhuǎn)器的技術(shù)要求高，一般難以達(dá)到。

2、為了提高隔離度，常把兩只單個(gè)的光隔離器串聯(lián)起來使用，但串聯(lián)后光纖接頭多一倍，使正向損耗大，體積增大，成本提高。

本發(fā)明的目的是要研制一種能提高反向光隔離度，性能穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)簡單，降低成本，使用方便的高隔離度光隔離器。

本發(fā)明的技術(shù)實(shí)施方案及結(jié)構(gòu)原理參照圖3和圖4。其結(jié)構(gòu)是在現(xiàn)有光隔離器的輸入端串接上一個(gè)起偏器，與原來的起偏器組合成一個(gè)復(fù)合起偏器（8），兩只起偏器的起偏方位相同，而串接上去的起偏器、的消光比應(yīng)大于原起偏器的消光比，串接的起偏器消光比大，則消光隔離效果就更好。復(fù)合起偏器也可把兩個(gè)起偏器設(shè)計(jì)成一個(gè)整體，而構(gòu)成一個(gè)微型復(fù)合起偏器。然后將復(fù)合起偏器（8）與45°旋轉(zhuǎn)器（9）和檢偏器（10）串接膠合成一個(gè)整體，其中復(fù)合起偏器（8）和檢偏器（10）的起偏方位相差45°，最后將膠合好的整體安置固定在一個(gè)園柱形的殼體（11）內(nèi)，殼體兩端中心軸線上各有一個(gè)通光園孔（12）。其工作原理參見圖4，I為光隔離器（由復(fù)合起偏器（8）、45°旋轉(zhuǎn)器（9）和檢偏器（10）組成）；Ⅱ?yàn)檎騻鬏斶^程中的光偏振狀態(tài)，當(dāng)正向光輸入時(shí)的光偏振方位為，光經(jīng)復(fù)合起偏器（8）后，光偏振方位為，再經(jīng)45°旋轉(zhuǎn)器（9）后，光偏振方位為，最后光經(jīng)檢偏器（10）輸出，光偏振方法不變，即為，這時(shí)與剛好相差45°方位。當(dāng)反向光傳輸時(shí)（圖4Ⅲ），光偏振方位為，光經(jīng)檢偏器（10）后，光偏振方位為（與同方位，光再經(jīng)45°旋轉(zhuǎn)器（9），光偏振方位為，這時(shí)與方位相差90°，光最后進(jìn)入復(fù)合起偏器（8）受到兩次消光阻隔，從而使其反向隔離度比現(xiàn)有的光隔離度提高一倍以上。

本發(fā)明與現(xiàn)有光隔離器相比具有高隔離度的特點(diǎn)，在一般情況下可提高反向光隔離度一倍以上，且串接上去的起偏器的消光比大，則反向光隔離效果就更好。與兩個(gè)單獨(dú)的光隔離器分別串聯(lián)使用相比，具有接頭少，性能好，結(jié)構(gòu)簡單，成本降低，使用方便等優(yōu)點(diǎn)。

附圖說明：

圖1，現(xiàn)有光隔離器剖面結(jié)構(gòu)示意圖

A為剖面正視圖

1——起偏器

2——45°旋轉(zhuǎn)器

3——檢偏器

4——?dú)んw

5——通光園孔

B為側(cè)視圖